Multifonctionnalité des systèmes viticoles conduits en agriculture biologique : une analyse intégrant les performances écologiques, agronomiques et économiques

Multifunctionality of vineyards under organic farming : an analysis integrating ecological, agronomic and economic performances

• Auteur / Autrice : Noémie Ostandie
• Direction : Denis Thiéry, Adrien Rusch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 15/03/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Santé et agroécologie du vignoble (INRA Bordeaux-Aquitaine)
• Jury : Président / Présidente : Manuel Plantegenest
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Thiéry, Adrien Rusch, Aude Vialatte, Philippe Jeanneret, Servane Penvern
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Manuel Plantegenest, Aude Vialatte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie agricole

Viticulture biologique

Agriculture biologique

Mots clés libres

Agriculture biologique

Multifonctionnalité

Agrosystèmes

Biodiversité

Fonctionnement de l'écosystème

Organic farming

Multifunctionality

Agrosystems

Biodiversity

Ecosystem functioning

Résumé

Le principal défi de la viticulture est de développer des systèmes de production qui limitent les impacts environnementaux tout en maintenant des revenus acceptables pour les viticulteurs. L'optimisation des fonctions écologiques soutenues par la biodiversité dans les agro-écosystèmes semble être une voie prometteuse pour le développement de systèmes viticoles multifonctionnels répondant à cet enjeu. Les connaissances actuelles indiquent que l'agriculture biologique (AB) à l’échelle locale et paysagère est un moyen pouvant favoriser la biodiversité et les services qu’elle rend dans les paysages viticoles. Cependant, les connaissances sont actuellement très limitées notamment sur les caractéristiques de la structure des communautés d’organismes qui favorisent les fonctions écologiques. Par ailleurs, très peu de connaissances existent sur les effets des pratiques de l’AB sur les performances agronomiques, écologiques et économiques dans les paysages viticoles au-delà des simples effets sur la biodiversité. Dans ce travail, nous nous appuyons sur un dispositif expérimental composé de 20 paires de parcelles sélectionnées de manière expérimentale et nous permettant de décorréler les effets des habitats semi-naturels et des surfaces de vignobles conduits en agriculture biologique. Sur ce dispositif, nous avons évalué la multifonctionnalité des systèmes viticoles à travers la caractérisation de communautés à différents niveaux trophiques, la mesure de plusieurs fonctions écosystémiques mais aussi une évaluation des rendements, des coûts de production des itinéraires techniques et de l’utilisation de produits phytosanitaires. Dans ce travail, nous avons d’abord montré que la prise en compte de la forme de la distribution d’un trait fonctionnel, celui de la biomasse, au sein des communautés de prédateurs permet de mieux comprendre les interactions trophiques et les liens entre biodiversité et régulation naturelle. Nos résultats indiquent que les communautés de prédateurs largement dominées par les espèces à faible biomasse fournissent l'essentiel des services de régulation des oeufs de tordeuses. Par ailleurs, nos travaux ont montré que les effets bénéfiques des pratiques de l'agriculture biologique sur la biodiversité ne concernent pas tous les taxons. Ainsi l’agriculture biologique favorise l’abondance des communautés de prédateurs mais diminue l’abondance des pollinisateurs sauvages et les communautés du sol, en raison de pratiques culturales plus intensives comme le travail du sol. Nos travaux montrent également que la multifonctionnalité moyenne ne diffère pas entre parcelles conduites en agriculture biologique et conventionnelle mais que ces performances moyennes équivalentes recouvrent des profils très contrastés en termes de performances individuelles des deux types de systèmes. Ainsi, au-delà des effets positifs moyens sur la conservation de la biodiversité, l’agriculture biologique entraîne des rendements plus faibles, des niveaux de bioagresseurs plus élevés, des IFT plus faibles, mais des coûts de production moindre en comparaison des systèmes conduits en agriculture conventionnelle. Les résultats de notre étude fournissent (1) des connaissances nouvelles sur l’importance de la diversité fonctionnelle dans les liens entre biodiversité et fonctionnement des agro-écosystèmes, (2) des références contextualisées sur les performances multiples des systèmes viticoles pour guider l’intensification écologique des paysages viticoles, ainsi que (3) des connaissances scientifiques innovantes sur l’effet de l’expansion de l’AB sur la multifonctionnalité des systèmes agricoles.

The main challenge for viticulture is to develop production systems that limit environmental impacts while maintaining acceptable income for winegrowers. Optimizing ecological functions supported by biodiversity in agro-ecosystems seems to be a promising way for the development of multifunctional wine-growing systems. Current knowledge indicates that organic agriculture at the local and landscape scale can promote biodiversity and the services it provides in wine-growing landscapes. However, knowledge is currently very limited, particularly about which characteristics of communities can promote ecological functions. Moreover, how organic farming practices affect agronomical, ecological and economic performances in wine-growing landscapes beyond the simple effects on biodiversity remains largely unknown. In this work, we used an experimental design consisting in 20 pairs of fields allowing us to disentangle the effects of semi-natural habitats from the amount of organic farming in the landscape. We evaluated the multifunctionality of farming systems through the characterization of communities at different trophic levels, the measurement of several ecosystem functions as well as an evaluation of yields, production costs, agricultural practices and the use of pesticides. We first found that considering the form of the distribution of a key functional trait, predator’s biomass, within predator communities allows us to better understand trophic interactions in food webs and shade light o the relationships between biodiversity and biological pest control. Our results indicate that predator communities largely dominated by low-biomass species provide higher level of pest control. In addition, our work showed that the beneficial effects of organic farming practices on biodiversity do not apply to all trophic levels. Organic farming promotes the abundance of predator communities but decreases the abundance of wild pollinators and soil communities, due to more intensive cultural practices such as tillage. Our work also showed that the average multifunctionality of farming systems does not differ between fields conducted under organic and conventional agriculture, but that these average performances result from very contrasted profiles of individual performances. In addition to the overall beneficial effects of organic farming on biodiversity conservation, organic farming leads to lower yields, higher levels of pest infestations, lower pesticide use but lower production costs compared to systems carried out in conventional agriculture. The results of our study provide (1) novel knowledge about the importance of functional diversity in the relationships between biodiversity and agroecosystem functioning , (2) contextualized references on the multiple performances of wine-growing systems to guide the ecological intensification of wine-growing landscapes, as well as (3) innovative scientific knowledge about the consequence of organic farming expansion on the multifunctionality of farming systems.